Canlılar ve Sahip Oldukları Mikrobiyota Birbirlerinin Evrimini Etkiliyor

Laboratuvarda meyve sinekleriyle çalışan bilim insanı

Laboratuvarda meyve sinekleriyle çalışan bilim insanı

Hayvanlar mikroorganizmalarla yakın bir ilişki içerisinde yaşarlar, yararlı bakterilerle iş birliği yaparken patolojik olanlarla bir savaş içerisindedirler. Instituto Gulbenkian de Ciencia (IGC) ‘dan araştırmacıların PLOS Genetics dergisinde yayımladığı yeni bir araştırma simbiyotik bakterilerin, taşıyıcılarının patojenlere karşı adaptasyonuna etkisi olduğunu göstermiştir.

            Simbiyotik bakterilerin konaklarının gelişimini, fizyolojisini, davranışını ve çevresindeki patojenlere karşı olan dayanıklılığını etkileyebildikleri bilinmektedir. Ama simbiyotik bakterilerin evriminin bulundukları hayvanların adaptasyonlarına etkileri pek tartışılmamıştır.

            Araştırmacılar önceki çalışmalarında meyve sineklerinin (Drosophila Melanogaster) florasında bulunan bir bakterinin (Wolbachia) bazı RNA virüslerine karşı koruma sağlayabildiğini ve bu bakterinin farklı soylarının farklı seviyelerde koruma oluşturduklarını göstermişlerdir. Wolbachia, sinek nesilleri arası maternal olarak aktarıldığı için üreme başarısı (fitness) dişi konağının üreme başarısına bağlıdır. Bu nedenle meyve sineği bir seçilim altındayken, mesela viral enfeksiyonlar, bakteri popülasyonlarının evrimi bundan etkileniyor olabilir. Bu bilgiler ışığında farklı soylarda bakteri taşıyan sinekler viral patojen etkisinde incelenerek evrimin hem konak hem mikrobiyota düzeyinde nasıl ilerlediği gözlemlenmiştir.

            Deneyde bir grup sinek 20 jenerasyon boyunca viral patojen etkisi altında bırakılmış ve sonunda bakteri genomları incelendiğinde yüksek miktarda tek nükleotid polimorfizmlerinin frekanslarının ata ve kontrol popülasyonundakilerden farklı olduğu gözlemlenmiştir. Oluşan deneysel evrimde viral enfeksiyon seçilimi altında olan sinek popülasyonunda daha çok koruma sağlayan Wolbachia soyu (clade V) seçilmiş ve diğer soylar (clade I ve III) ortadan kalkmıştır. İlk, beşinci, onuncu ve yirminci jenerasyonlarda yapılan genetik incelemeler bu durumun bir genetik sürüklenmeye, yaralanmaya ya da konağın immünolojik sisteminden doğan seçilime bağlı olmadığını göstermiştir. Ayrıca genetik özellikleri aynı olan bireylerin, mikrobiyotalarında farklı soylarda bakteriler varken viral patojene farklı seviyelerde dayanıklılığa sahip oldukları gözlemlenmiştir. Bu sonuçlar gösteriyor ki konağın sahip olduğu enfeksiyonlar simbiyotik bakteri popülasyonlarında genetik değişikliğe neden olabiliyor ve hatta en koruyucu soyun sabitlenmesini sağlayabiliyor. Karşılığında da bu evrim, konağın patojenlere adaptasyonuna katkıda bulunabiliyor.

            İlginç olarak viral patojen etkisiyle seçilmiş olan sinek popülasyonu, Wolbachia floradan kaldırıldıktan sonra da kontrol popülasyonundan daha iyi bir hayatta kalma oranı sergilemiştir. Bu da konakta seçilmiş olan alellerin, bakterinin varlığından bağımsız bir avantaj sağladığını göstermektedir. Ayrıca konağın genetik çeşitliliği üzerinde olan seçilimin koruyucu bakterilerin varlığında azaldığı izlenmiştir yani Wolbachia’nın varlığı ya da yokluğu konağın evrimini etkilemektedir.

            Diğer bir taraftan incelendiğinde koruma seviyesi arasında fark olan bakteri soylarının enfeksiyon yokluğunda konağa olan bedelinin de farklı olduğu izlenmiştir, yani iki özellik arasında bir tip ‘trade-off’ vardır. Bu da farklı soyda bakteri frekanslarının viral enfeksiyon prevalansı ile değişebileceği düşüncesini oluşturmaktadır.

            Tüm bu sonuçlar göstermektedir ki konak ve simbiyotik bakteriler iki genomun da evrimini içeren bir adaptasyon oluşturup evrimsel bir birim haline gelebilirler. Farklı geçiş yolları olan bakterilerde bu fenomenin ne derece etkili olduğu incelenmelidir.

            Memelilerde de bir kısım mikrobiyotanın vertikal geçişinin olduğu bilindiğine göre aynı durumu insanlar için de düşünmeliyiz. Önemi son yıllarda görülen mikrobiyotanın inflamatuar barsak hastalığı, çölyak hastalığı, kolorekral kanser, obezite, tip 2 diyabet, alerjiler ve astım, Parkinson hastalığı, otizm gibi birçok hastalıkla ilişkili olduğu düşünülmektedir. Farklı ortam ve koşullarda evrimleşmiş insan topluluklarının farklı türde ve oranda simbiyotik bakterileri olacağı ve başvurulacak terapiden hayat tarzı değişikliğine kadar birçok şeyin bireyler arası farklı olabileceği unutulmamalıdır.

Hazırlayan: Hüseyin Ömer Semiz (Gazi Üniversitesi Tıp Fakültesi, Evrimsel Tıp Ekibi)

Referanslar

  1. Vitor G. Faria, Nelson E. Martins, Sara Magalhães, Tânia F. Paulo, Viola Nolte, Christian Schlötterer, Élio Sucena, Luis Teixeira. Drosophila Adaptation to Viral Infection through Defensive Symbiont Evolution. PLOS Genetics, 2016; 12 (9): e1006297 DOI: 10.1371/journal.pgen.1006297
Reklamlar

One response to “Canlılar ve Sahip Oldukları Mikrobiyota Birbirlerinin Evrimini Etkiliyor

Soru, Görüş ve Eleştirileriniz: (Uygunsuz İçerikler Kaldırılacaktır)

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Google+ fotoğrafı

Google+ hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap / Değiştir )

Connecting to %s